题目：准∧型四能级系统自发辐射和吸收特性的研究

在研究辐射场和物质相互作用的过程中，自发辐射是一种众所周知的基本过程。近年来，相干布局数捕获、自发辐射光谱的改变和自发辐射通过不同路径之间量子干涉等问题一直是量子光学研究的热点问题。相继提出了自发辐射的抑制、自发辐射光谱谱线线型压榨、自发辐射干涉相消等，并在实验上得到验证。在理论上得到自发辐射干涉条件、缀饰态绘景等，对进一步研究自发辐射也产生了积极的推动作用。 随着人们对原子捕获的获得和对孤立原子发射和吸收单光子的直接测量，研究自发辐射问题已成为量子力学的前言问题。随着实验技术的进一步提高，人们有理由设想将来会有比现在用离子束技术更精密的实验来测量共振荧光。同时，这也激励着人们去研究、讨论激励原子辐射行为及其理论细节问题。近几年来，人们已经对各种三能级做了详细的研究，并开始讨论四能级系统。 本文的理论模型为准Λ型四能级系统：近简并能级|1〉、|2〉通过一个相干场和上能级|3〉相耦合，同时上能级|3〉通过另一个相干场和一个较底能级|4〉相耦合。能级|4〉到能级|1〉、|2>是偶极禁戒的。 我们从理论上对在双相干场激励下的准Λ型四能级系统的稳态自发辐射光谱和弱探测光的吸收特性作了详细的分析、讨论。并对各种情况下的自发辐射光谱和吸收光谱进行了数值分析；研究了各种非相干作用下的能级驰豫对光谱的影响；自发辐射通过不同路径之间的量子干涉对光谱的影响；同时应用缀饰态理论，对其物理机理进行了分析；最后，对钠原子3P到3S的跃迁所构成具体三能级系统从理论和实验上进行了详细的讨论。 通过理论计算和数值分析，我们得出以下结论： 1、能级之间的非相干转换速率对谱线的影响。 当能级1、2之间的驰豫速率和非相干激发速路很小时，得到了十分窄的三条谱线。而当能级1、2之间的转换速率增加后，便得到了类似Λ型三能系统结果。这表明了谱线变窄是多通道激发和量子干涉的结果。 2、驱动场对通道之间量子干涉的开关作用。 当某一驱动场关掉时，谱线类似于二能级共振荧光或Λ型三能级的共振荧光。但当驱动打开时，谱线就有很大的变化，且出现了很窄的谱线。谱线2变窄现象从另一个侧面证实了谱线变窄与多通道有关。 3、自发辐射通过不同路径之间的量子干涉。 由于碰撞驰豫的存在，我们认为能级1、2有一定的宽度，及能级3和能级1、2之间的跃迁和同一真空模相耦合，那么，在这两个自发辐射通道之间就有量子干涉存在。当p=-1时能级3向能级1、2的自发辐射某一谱线被完全抑制。 4、准Λ型四能级系统的量子捕获问题。 在量子捕获问题上，准Λ型四能级系统和Λ型三能级系统不同，在准Λ型四能级系统中存在两个捕获态。和Λ型三能级系统相比，它具有巨大的应用潜力。 5、吸收光谱中的正吸收问题。 和Λ型三能级系统一样，在准Λ型四能级系统中，也存在着探测光在整个波段被放大的情况。随能级1、2之间的驰豫速率和非相干激发速率增加，它和Λ型三能级系统越来越相似。但也有自己的特点，在一定条件下它的吸收光谱近似于矩形。吸收为正，是由于缀饰态之间粒子数反转造成。 6、应用缀饰态理论分析、讨论。 得到了自发辐射光谱的各个峰的准确位置，并可得到其线型和强度的具体描述。同时应用缀饰态理论也可以对吸收光谱中的正吸收现象加以解释。 7、对钠原子3P到 3S跃迁构成具体三能级系统的讨论。 对由钠原子3P到 3S跃迁构成具体三能级系统的自发辐射和激发光谱做了详细的理论计算。并通过实验观测和对实验结果拟合，得到理论和实验相一致。对谱线中产生的凹陷给出了理论解释，得出它是能级之间非相干转换速路和量子干涉共同作用的结果。